[发明专利]一种基于酸敏性环氧单体的化学放大光刻胶组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种基于酸敏性环氧单体的化学放大光刻胶组合物，所述的光刻胶组合物包括：酸敏性聚合物树脂、光敏剂、猝灭剂和溶剂；所述酸敏性聚合物树脂由酸敏性环氧单体在催化剂或引发剂的作用下，通过环氧开环的方式进行聚合反应制备得到。本发明提供的基于酸敏性环氧单体的化学放大光刻胶组合物具有酸敏感的聚合物主链及侧链，在光刻过程中可以同时发生主链与侧链结构的断裂，并产生羟基、羧基等强极性基团，提高了与非曝光区域的溶解度差异，从而可以得到更高的灵敏度、对比度、分辨率以及更低的线边缘粗糙度，弥补了一般化学放大型光刻胶材料的缺陷，可应用于g线光刻、i线光刻、KrF光刻、ArF光刻、极紫外光刻、电子束光刻和离子束光刻。

技术领域

本发明涉及光刻胶领域，具体涉及一种基于酸敏性环氧单体的化学放大光刻胶组合物。

背景技术

光刻技术是一种自上而下的微纳加工技术，通过光束或粒子束的选择性曝光，可以将所设计的微纳结构从掩膜版或数字文件转移到基片表面，从而制备得到光学器件、芯片、微机电系统等精密设备。

光刻胶是直接对光束或粒子束产生响应的物质，是光刻工艺中最关键的材料之一。随着人类社会对芯片运算能力和运行功耗要求的不断提高，芯片的基本单元，即晶体管的结构尺寸不断减小，目前正在进入3nm节点的时代。这对光刻技术，包括光源及光刻胶等都提出了更高的要求。在曝光光源波长不断降低的背景下，光源的功率急剧下降，光刻胶的灵敏度亟需提高，因此，化学放大光刻胶应运而生。

早在上世纪八十年代，IBM的三位化学家便提出了化学放大的概念(Ito H.,Willson C.G.,Fréchet J.M.J.,Digest of Technical Papers of 1982 Symposium onVLSI Technology,1982,86；Ito H.,Willson C.G.,Polym Eng Sci,1983,23:1012)，通过引入光致产酸剂，他们将光刻过程从聚合物的光化学反应转变为光引发的催化反应，仅需催化量的光酸以及三十分之一的剂量即可实现完全曝光。几十年来，化学放大光刻胶经历了长足的发展，开发出了多种不同的体系，典型的有聚对叔丁氧羰基氧苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类、酚醛树脂、聚羧醛等体系(Ito H.Microlitho Mol Imprinting,2005,172:37)。近年来，国内外也有不少专利报道了新型的化学放大光刻胶(CN201310277171.4；CN200480006521.2；US13651857；JP2020127121A)，但由于在单一的极性变化机理下，光刻胶的对比度较低，加之聚合物的链缠结和分子间相互作用，传统的光刻胶体系的分辨率、粗糙度等参数不佳，限制了光刻结构的进一步微小化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于酸敏性环氧单体的化学放大光刻胶组合物。

本发明的另一目的在于提供上述光刻胶组合物的光刻应用。

本发明提供的技术方案为：

一种基于酸敏性环氧单体的化学放大光刻胶组合物，所述的光刻胶组合物包括：酸敏性聚合物树脂、光敏剂、猝灭剂和有机溶剂。

所述酸敏性聚合物树脂由酸敏性环氧单体在催化剂或引发剂的作用下，通过环氧开环的方式进行聚合反应制备得到；所述聚合反应为以下三种反应方法之一：

(一)一种酸敏性环氧单体进行自聚合反应；

(二)两种以上的酸敏性环氧单体进行共聚反应；

(三)一种或多种酸敏性环氧单体与反应性单体进行共聚合反应，所述反应性单体为二氧化碳、一氧化碳、氧硫化碳、二硫化碳或一硫化碳。

所述的环氧开环的方式包括阳离子聚合、阴离子聚合或配位聚合等方法。